DE1161142B - UEberdrehzahlsicherung fuer Turbinen - Google Patents

UEberdrehzahlsicherung fuer Turbinen

Info

Publication number
DE1161142B
DE1161142B DEG22989A DEG0022989A DE1161142B DE 1161142 B DE1161142 B DE 1161142B DE G22989 A DEG22989 A DE G22989A DE G0022989 A DEG0022989 A DE G0022989A DE 1161142 B DE1161142 B DE 1161142B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve
hollow shaft
turbine
pressure
space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEG22989A
Other languages
English (en)
Inventor
William Donal Whitaker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Garrett Corp
Original Assignee
Garrett Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Garrett Corp filed Critical Garrett Corp
Publication of DE1161142B publication Critical patent/DE1161142B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/02Shutting-down responsive to overspeed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

  • Überdrehzahlsicherung für Turbinen Die Erfindung betrifft eine überdrehzahlsicherung für Turbinen, wobei der Turbinenrotor eine hohle Welle aufweist und Einrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Zufuhr des Arbeitsmittels zur Turbine geregelt wird, und diese Regelung mittels des in einer Signalleitung herrschenden Druckes erfolgt, wobei ein durch Fliehgewichte, die sich innerhalb der Hohlwelle befinden, gesteuertes Ventil auf den in der Signalflüssigkeitsleitung herrschenden Druck einwirkt, indem es Signalflüssigkeit in einen Raum niedrigeren Druckes eintreten läßt.
  • Turbinen, insbesondere mit einem elastischen Arbeitsmittel angetrieben, zeigen die Neigung zum Durchgehen, wenn sie entlastet werden, und zwar beispielsweise bei unzureichender Regelung oder bei Auftreten eines Bruchs in der Maschinenanlage, mit der die Turbine belastet ist.
  • Diese Turbinen arbeiten im allgemeinen mit hoher Geschwindigkeit und niedrigem Drehmoment; in der Regel übertragen sie die Leistung mittels einer hohlen Abtriebswelle und über ein Untersetzungsgetriebe.
  • Solche Getriebe weisen in der Regel mehrere Zapfstellen auf, durch die andere Einrichtungen der Anlage -angetrieben werden, beispielsweise Generatoren, hydraulische Pumpen und Regeleinrichtungen. Bricht die Abtriebswelle infolge von Ermüdung oder zu hoher Belastung, so sind Turbinenregeleinrichtungen, die über das Untersetzungsgetriebe angetrieben werden, nicht in der Lage, auf die tatsächliche Turbinengeschwindigkeit anzusprechen. Dann kann also die Regeleinrichtung nicht wirksam werden, d. h. die Turbine geht durch und wird zerstört.
  • Sicherheitseinrichtungen an Turbinen zur Verhinderung des Durchgehens sind bekannt. So hat man beispielsweise ein fliehkraftgesteuertes Ventil vorgesehen, das in einer Druckflüssigkeitsleitung liegt, die mit einer Druckmittelleitung zum Servomotor, der den Zufluß des Arbeitsmittels zur Turbine steuert, in Verbindung steht. Das Ventil ist in der Turbinenhohlwelle angeordnet und spricht beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes der Drehzahl an; dabei ändert es den Druck in der Druckflüssigkeitsleitung, so daß die Zufuhr des Arbeitsmittels zur Turbine gedrosselt wird.
  • Weiterhin ist auch ein Regler bekannt, mit dessen Hilfe ein Überschreiten der höchstzulässigen Turbinendrehzahl verhindert wird, und bei diesem Regler ist ein federbelastetes Fliehgewicht vorgesehen, das mit einem Ventil zusammenarbeitet. Hier wird die Zufuhr des Arbeitsmittels zur Turbine mittels des in einer Signalflüssigkeitsleitung herrschenden Druckes geregelt, wobei ein durch Fliehgewichte, die sich innerhalb der Turbinen-Abtriebs-Hohlwelle befinden, gesteuertes Ventil auf den in der Signalflüssigkeitsleitung herrschenden Druck einwirkt, indem es Signalflüssigkeit in einen Raum niedrigeren Druckes eintreten läßt.
  • Bei den bekannten Vorrichtungen stellt das verwendete fliehkraftgesteuerte Ventil eine Steuereinrichtung dar, die lediglich den Druck in der Signalflüssigkeitsleitung verringert oder erhöht, aber keine Schnellschließwirkung aufweist. Es wird dabei verhütet, daß die Turbinendrehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet, jedoch wird diese Drehzahl konstant gehalten und nicht beim Überschreiten des Grenzwertes augenblicklich abgedrosselt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überdrehzahlsicherung innerhalb einer geschlossenen Hohlwelle anzuordnen und sie so auszubilden, daß sie eine Schnellschlußwirkung aufweist.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Ventil aus einem in der Hohlwelle gleichachsig angeordneten Ventilsitz und aus einem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden und in der Hohlwelle axial bewegbaren Ventilteller besteht, der von den Fliehgewichten betätigt wird, die auf den Ventilschaft in das Ventil öffnendem Sinne einwirken können, wobei sich der Ventilteller in einen mit der Signalflüssigkeitsleitung verbundenen Raum hineinbewegt, während der Raum unterhalb des Ventiltellers mit dem Raum niedrigen Druckes in Verbindung steht.
  • Ein Vorteil der überdrehzahlsicherung nach der Erfindung besteht in einer verhältnismäßig einfachen und daher billigen Bauweise. Ferner ist das Ventil gut geschützt angeordnet und daher im Betriebe keiner Verschmutzung ausgesetzt, die die Wirkungsweise erheblich stören könnte. Eine Schwächung der Turbinenwelle, die zur Übertragung der Leistung zur Verfügung stehen muß, ist beim Gegenstand der Erfindung weitgehend vermieden. Schließlich ist auch noch anzuführen, daß sich eine überdrehzahlsicherung nach der Erfindung auch ohne weiteres bei sehr hohen Drehzahlen anwenden läßt, da diese Vorrichtung weitgehend rotationssymmetrisch ausgebildet werden kann.
  • Zweckmäßig wird eine überdrehzahlsicherung nach der Erfindung so ausgebildet, daß die Hohlwelle an ihrem einen Ende offen ist und eine Kraftabnahme, z. B. eine Abtriebswelle. aufnimmt sowie im Innern zugänglich ist, sobald die Kraftabnahme entfernt ist. Zweckmäßig wird das Ventil mit einer Vorspannung versehen, die den Ventilteller auf seinem Sitz zu halten sucht. Dies hat zur Folge, daß bei Verringerung der Druckdifferenz beim Öffnen des Ventils sich auch die Kraft verringert, die das Ventil in seiner Schließlage hält, und dies hat zur Folge, daß das Ventil rasch in die Offenstellung gelangt.
  • Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt F i g. 1 teilweise im Schnitt eine Tubine, die mit einer überdrehzalilsicherung nach der Erfindung versehen ist; einige Teile der Anlage sind der übersichtlichkeit halber vereinfacht dargestellt oder überhaupt weggelassen; F i g. 2 in größerem Maßstab und im Schnitt einen Teil der Anordnung nach F i g. 1; F i g. 3 in größerem Maßstabe einen Schnitt durch die Einrichtung nach F i g. 2 längs der Linie 3-3.
  • Der Rotor 10 der Turbine ist von einem spiralförmigen Einlaß 12 für das Arbeitsmittel umgeben, der mit einem am Umfang der Turbine vorgesehenen Leitapparat 14 mit regelbarem Durchtrittsquerschnitt in Verbindung steht. Weiterhin steht mit dem Einlaß 12 ein Druckregel- und Absperrorgan 16 in Verbindung, durch das ein unter Druck stehendes elastisches Arbeitsmittel der Turbine zugeführt wird. Eine Welle 18 trägt den Turbinenrotor 10 und ruht in Lagern 20 und 22. Die Welle 18 ist hohl und an ihrem dem Rotor 10 abgewandten Ende 24 offen.
  • In dieses offene Ende 24 der Welle 18 ragt das mit der Feder und Nut versehene Ende 26 einer innen hohlen Welle 28 hinein, mit deren Hilfe ein in einem Gehäuse 30 angeordnetes Untersetzungsgetriebe antreibbar ist. An das Getriebe 30 sind weitere Hilfseinrichtungen, wie beispielsweise ein Wechselstromgenerator 32 und eine hydraulische Pumpe 33, angeschlossen, so daß sie über dieses Getriebe antreibbar sind. Weiterhin ist mittels des in dem Gehäuse 30 vorgesehenen Getriebes ein pneumatischer Geschwindigkeitsregler 34 gekuppelt.
  • In der hohlen Welle 18 befindet sich ein in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit durch Fliehkraftwirkung betätigtes Ventil 36, das mit einer Druckregelleitung 38 über eine übliche Kohledichtung 40 angeschlossen ist, welche die Welle 18 umgibt und mit deren Innenraum in Verbindung steht. Die Leitung 38 steht mit dem Geschwindigkeitsregler 34, einem auf Druck ansprechenden elektrischen Schalter 42 und einem Servomotor 44 in Verbindung. Der Servomotor 44 ist mit dem einstellbaren Leitapparat 14 verbunden und dient zu dessen Steuerung. Weiterhin steht mit der Leitung 38 ein Druckregler 46 in Verbindung, der über ein Rohr 48 und durch eine Drosselöffnung 50 Druckluft zuführt, die der Steuerdruckleitung 38 zugeleitet wird. Im Betriebe sind sowohl der Geschwindigkeitsregler 34 als auch das Ventil 36 in der Lade, in der Strömungsrichtung hinter der Drossel 50 das unter Druck stehende Arbeitsmittel abzulassen, so daß ein pneumatisches Signal in Gestalt des Druckabfalles dem Druckschalter 42 und dem Servomotor 44 zugeführt wird. Während des normalen Betriebes der Turbine beeinfiußt der Geschwindigkeitsregler 34 den Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 38 und regelt auf diese Weise vermittels des Servomotors 44 die einstellbare Düsenanordnung 14, so daß der Turbinenrotor 10 auf der gewünschten Geschwindigkeit gehalten wird.
  • Sollte jedoch die hohle Abtriebswelle 28 brechen und damit der Rotor 10 von der Last befreit werden, die normalerweise durch den Wechselstromgenerator 32 und die hydraulische Pumpe 33 auf ihm ruht, so hat die Turbine das Bestreben durchzugehen. Erreicht unter diesen Bedingungen der Rotgr 10 eine vorbestimmte Höchstgeschwindigkeit. so öffnet sich das Ventil 36 und läßt in der Strömungsrichtung hinter der Drossel 50 Druckluft aus der Steuerdruckleitung 38 ab.
  • Tritt das Ventil 36 in NVirkung, so öffinet es sich vollständig, so daß der Dru2k in der Druckregelleitung 38 sehr rasch auf einen sehr niedrigen Wert absinkt. Das auf diese Weise erzeugte pneumatische Signal genügt, um den Druckschalter 42 zu betätigen, was zur Folge hat, daß das Ventil 16 in seine Schließstellung gelangt und damit den weiteren Zutritt des Arbeitsmittels in die Turbine verhindert. Gleichzeitig schließt der Servomotor 44 auch den Leitapparat 14, so daß auch auf dies; Weise die Strömung durch die Turbine hindurch auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird.
  • In F i g. 2 ist das durch Fliehkraft betätigte Ventil 36 im einzelnen veranschaulicht. Die Druckluftleitung 38 steht über einen Kanal 39 in der Dichtung 40 mit einem in der Seitenwandung der Welle 18 vorgesehenen Kanal 41 in Verbindung. Dieser Kanal 41 mündet unmittelbar in das Ventil 36, das dazu dient, den Druck durch Öffnungen 43 in der Seitenwandung der Welle 18 nach außen abzulassen.
  • Das Ventil 36 weist einen Teil 52 auf, der einen Sitz 54 für ein Tellerventil in dem dem Kanal 41 zugewandten Ende aufweist. Mit dem Sitz 54 wirkt ein Ventil 56 zusammen, dessen Schaft 58 gleichachsig zur Turbinenwelle 18 liegt. An diesem Ventilschaft 58 ist eine Zugfeder 60 befestigt, die das Bestreben hat, das Ventil 56 fest auf den Ventilsitz 54 zu ziehen.
  • In den Ventilkörper 52 ist in axialer Richtung ein Pfropfen 62 od. dgl. eingeschraubt; in dem Pfropfen 62 ist drehbar ein Halteglied 64 gelagert, mit dem das eine Ende der Feder 60 verbunden ist. Die Spannung der Feder 60 kann durch Verdrehen des Pfropfens 62 im Ventilkörper 52 verändert werden. Hierbei wird das Halteglied 64 an einer Drehbewegung gehindert, so daß beim Drehen des Pfropfens 62 keine Drehbeanspruchung in der Feder 60 entstehen kann. In dem Ventilkörper 52 sind um Zapfen 66 und 68 Fliehgewichte 70 und 72 schwenkbar gelagert. Diese Fliehgewichte 70 und 72 haben Arme 74 bzw. 76, die mit einer Scheibe 78 zusammenwirken, welche auf einem Abschnitt 80 verringerten Durchmessers des Ventilschalters 58 angeordnet ist. Die Fliehgewichte 70 und 72 haben das Bestreben, beim Umlauf der Turbinenwelle 18 sich nach außen zu verstellen, wie dies durch die Pfeile 83 und 84 angedeutet ist. Die Arme 74 und 76 üben daher in der Öffnungsrichtung des Ventils 56 auf die Scheibe 78 einen Druck aus.
  • Der in der Leitung 38 herrschende Regeldruck lastet für gewöhnlich auf dem Kopf 82 des Ventils 56 und drückt dieses auf seinen Sitz 54. Außerdem hat die Feder 60 das Bestreben, das Ventil 56 auf seinem Sitz 54 zu halten. Wenn die auf die Fliehgewichte 70 und 72 in Richtung der Pfeile 83 und 84 einwirkenden Fliehkräfte groß genug werden, um sowohl die mittels der Druckluft auf den Kopf 82 des Ventils ausgeübte Druckkraft als auch die Spannung der Feder 60 zu überwinden, so wird das Ventil 56 von seinem Sitz 54 abgehoben. Wenn sich das Ventil öffnet, gleicht sich der auf dem Ventilkopf 62 lastende Druck aus, und eine geringfügige Öffnung des Ventils 56 hat zur Folge, daß dieses Ventil schnappend in die Offenstellung gelangt. Auf diese Weise wird das Entweichen von Druckluft durch die Öffnung 41, das Ventil 36 und die Öffnung 43 ermöglicht, so daß der Druck in der Steuerdruckleitung 38 absinkt. Dadurch wird das Ventil 16 und der Leitapparat 14 geschlossen und damit die Geschwindigkeit des Turbinenrotors 10 herabgesetzt.
  • Ist auf diese Weise die Geschwindigkeit des Rotors 10 auf einen vorbestimmten Wert gefallen, so werden die auf die Fliehkörper 70 und 72 ausgeübten Fliehkräfte durch die Kraft der Feder 60 überwunden. Das Ventil 56 begibt sich wieder auf seinen Sitz 54, so daß das Ventil 36 für den nächsten Fall einer drohenden überschreitung der vorschriftsmäßigen Höchstgeschwindigkeit des Rotors 10 eingestellt ist.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. flberdrehzahlsicherung für Turbinen, wobei der Turbinenrotor eine hohle Welle aufweist und Einrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Zufuhr des Arbeitsmittels zur Turbine geregelt wird, und diese Regelung mittels des in einer Signalflüssigkeitsleitung herrschenden Druckes erfolgt, wobei ein durch Fliehgewichte, die sich innerhalb der Hohlwelle befinden, gesteuertes Ventil auf den in der Signalflüssigkeitsleitung herrschenden Druck einwirkt, indem es Signalflüssigkeit in einen Raum niedrigeren Druckes eintreten läßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (36) aus einem in der Hohlwelle (18) gleichachsig angeordneten Ventilsitz (54) und aus einem, mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden und in der Hohlwelle axial bewegbaren Ventilteller (56) besteht, der von den Fliehgewichten (70) betätigt wird, die auf den Ventilschaft (58) in das Ventil öffnendem Sinne einwirken können, wobei sich der Ventilteller in einen mit der Signalflüssigkeitsleitung (38) verbundenen Raum hineinbewegt, während der Raum unterhalb des Ventiltellers mit dem Raum niedrigen Druckes in Verbindung steht.
  2. 2. Dberdrehzahlsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (18) an einem Ende offen ist und eine Kraftabnahme, z. B. eine Abtriebswelle (28), aufnimmt sowie im Innern zugängig ist, sobald die Kraftabnahme entfernt ist. 3. überdrehzahlsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (36) mit einer Vorspannung (Feder 60) versehen ist, die den Ventilteller (56) auf seinem Sitz (54) zu halten sucht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 909 655; schweizerische Patentschrift Nr. 283 199.
DEG22989A 1956-09-28 1957-09-21 UEberdrehzahlsicherung fuer Turbinen Pending DE1161142B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1161142XA 1956-09-28 1956-09-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1161142B true DE1161142B (de) 1964-01-09

Family

ID=22365305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEG22989A Pending DE1161142B (de) 1956-09-28 1957-09-21 UEberdrehzahlsicherung fuer Turbinen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1161142B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1401273B1 (de) * 1957-06-12 1970-03-26 Garrett Corp Gasturbinen- oder andere Brennkraftmaschinentriebwerksanlage fuer Flugzeuge
DE3705711A1 (de) * 1986-02-24 1987-08-27 Tech Dev Inc Druckluftstarter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH283199A (fr) * 1950-03-31 1952-05-31 Oerlikon Maschf Dispositif de réglage limitant la vitesse d'un arbre de machine.
DE909655C (de) * 1940-07-27 1954-04-22 Kuehnle Kopp Kausch Ag Vorrichtung zur Drehzahlregelung bzw. -ueberwachung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE909655C (de) * 1940-07-27 1954-04-22 Kuehnle Kopp Kausch Ag Vorrichtung zur Drehzahlregelung bzw. -ueberwachung
CH283199A (fr) * 1950-03-31 1952-05-31 Oerlikon Maschf Dispositif de réglage limitant la vitesse d'un arbre de machine.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1401273B1 (de) * 1957-06-12 1970-03-26 Garrett Corp Gasturbinen- oder andere Brennkraftmaschinentriebwerksanlage fuer Flugzeuge
DE3705711A1 (de) * 1986-02-24 1987-08-27 Tech Dev Inc Druckluftstarter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2110471C3 (de) Kraftstoffregeleinrichtung für eine Hilfs-Hydraulik-Kraftanlage, insbesondere in Flugzeugen
DE1948952A1 (de) Absperrventil zur Steuerung der Zufuehrung von Druckmedium in eine Mediumaufnahmevorrichtung
DE1072014B (de)
DE1161142B (de) UEberdrehzahlsicherung fuer Turbinen
DE1204023B (de) Von einer Gasturbine mit Brennkammer angetriebener Luftverdichter
DE954752C (de) Regelungseinrichtung fuer die Brennstoffzufuehrung bei Gasturbinen
DE946589C (de) Vorrichtung zur Drehzahlregulierung bzw. -ueberwachung, insbesondere bei Dampfturbinen
DE908657C (de) Regeleinrichtung fuer Kreiselverdichter
DE909296C (de) Selbsttaetig wirkende Pumpenfernsteuerung in hydraulischen Kraftsystemen
DE3829726A1 (de) Vorgesteuertes druckstoss-nebenauslassventil
DE1523250B2 (de) Regler zur regelung eines hydraulischen getriebes
DE923360C (de) Vorrichtung zur Begrenzung der Durchgangsdrehzahl von Axialturbinen mit verstellbaren Laufschaufeln
DE862230C (de) Vorrichtung zur regelbaren Foerderung fluessigen Brennstoffes zur Brennkammer einer Brennkraftmaschine mit stetiger Verbrennung
DE541547C (de) Aus Haupt- und Vorschaltmaschine bestehende Dampfkraftmaschinenanlage
DE1476881C3 (de) Brennstoffregeleinrichtung für ein Gasturbinentriebwerk
DE490823C (de) Verfahren und Einrichtung zur Regelung von Turbinen
DE818195C (de) Hilfsgesteuertes Sicherheitsventil
DE832855C (de) Sicherheitsregler fuer Kraftmaschinen, insbesondere Dampfturbinen
DE2129392A1 (de) Schnellabschaltvorrichtung fuer wassergekuehlte Atomreaktoren
DE1523593C (de) Betätigungsvorrichtung für ein durch ein Druckmittel betätigbares Ventil
DE855868C (de) Vorrichtung zur Inbetriebsetzung einer Kraftmaschine, deren Treibmittel-Regelventil im Betriebe durch Fluessigkeitsdruck gesteuert Wird
DE697443C (de) sch regelbare Verstelluftschraube
DE1401278C (de) Brennstoffregeleinrichtung fur ein Gasturbinentriebwerk
AT226743B (de) Hydraulische Regeleinrichtung für Dampfturbinen
DE1083104B (de) Hydraulische Anpressvorrichtung fuer Walzwerke